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摘要：挡土墙是公路工程中广泛采用的一种构造物，本文简述了挡土墙设计步骤，提出了一些设计原则。
关键词：挡土墙设计 土压力 库伦理论 稳定 截面强度
1、前言
公路挡土墙是用来支承路基填土或山坡土体，防止填土或土体变形失稳的一种构造物。在路基工程中，挡土墙可用以稳定路堤和路堑边坡，减少土石方工程量和占地面积，防止水流冲刷路基，并经常用于整治坍方、滑坡等路基病害。在山区公路中，挡土墙的应用更为广泛。
挡土墙的形式多种多样，按其结构形式，可分为：重力式、衡重式、悬臂式、扶壁式、加筋土式、锚杆式和锚定板式，此外还有竖向预应力锚杆式、土钉式及桩板式等类型。挡土墙的类型选择应根据支挡填土或土体求得稳定平衡的需要，研究荷载的大小和方向、基础埋置的深度、地形地质条件、与既有构筑物平顺衔接、容许的不均匀沉降、可能的地震作用、墙壁的外观、环保的特殊要求、施工的难易和工程造价、综合比较后确定。
2、挡土墙设计
（1）路基遇到以下情况时可考虑修建挡土墙：①陡坡路段；②岩石风化的路堑边坡路段；③为避免大量挖方及降低边坡高度的路堑地段；④可能产生塌方、滑坡的不良地质地段；⑤高填方地段；⑥水流冲刷严重或长期受水浸泡的沿河路基地段；⑦为节约用地、减少拆迁或少占农田的地段；⑧为保护重要建筑物、生态环境或其他特殊需要的地段。设计挡土墙时应该与其他替代方案进行经济、技术和环境社会效益比较后，尤其是对高度、长度较大的挡土墙工程，方案比选尤为重要。
（2）基础资料：挡土墙设计时，必须具备以下资料：总体设计资料（包括公路等级及设计标准、公路总体布置图、与路基连接、挡土、水流、防渗排水等各项要求）、墙址地形地质平面图、墙址地质纵断面图、地质横断面图，挡土墙设计主要物理力学指标、水文资料和其他资料。
（3）常用设计参数：
①墙背填土的物理力学性质
挡土墙背上的填土，应根据试验确定设计填土的土性参数，当缺乏可靠试验数据时，內摩擦角ψ和容重可根据《公路路基设计规范》中列出的参考值选用。
②墙背摩擦角：填土与墙背间的摩擦角δ应根据墙背的粗糙程度及排水条件确定。可根据墙体材料、排水等情况在0～ψ间取值，情况较差时取小值，反之取大值。
③ 基底摩擦系数：基底摩擦系数μ应依据基底粗糙程度、排水条件和土质确定。
④地基容许承载力：可根据地质调查、钻探试验及既有建筑物的调查对比分析确定，当缺乏上述资料时，可按照《公路设计手册？路基》及有关设计规范规定选取。
⑤建筑材料的容重、砌体和砼的容许应力和设计强度可根据有关设计规范规定选取。
（4） 挡土墙的选择
① 墙体材料选择
选择挡土墙材料时应遵循取材容易，施工简便，经久耐用，经济合理的原则。在石料丰富的地区，尽量采用重力式挡土墙，其他地区要进行经济技术比较，选择造价较低，施工较方便的挡土墙类型。
② 截面形式选择
截面形式选择应根据挡土墙结构类型及其特点分析，当墙高不高、地基较好、石料较丰富时，采用重力式挡土墙，可以发挥其形式简单，施工方便的优势；当墙高不高、石料较丰富、地基不宜采用重力式挡土墙的地下水位较高或较软弱的地基上时，采用半重力式挡土墙；当墙高大不于5m，石料缺乏、地基承载力较低的填方路段时，采用悬臂式挡土墙；当墙高大不于15m，石料缺乏、地基承载力较低的填方路段时，采用扶壁式挡土墙；当遇到墙高较大的岩质路堑地段时，采用锚杆挡土墙；当挡土墙高度较大，遇到滑坡、地震区的路堑等特殊地段治理时，采用桩板式挡土墙。
③ 挡墙布置
挡墙布置是挡土墙设计的一个重要内容，通常在路基横断面图和墙址纵断面上进行。路堑挡土墙大多设在边沟边，山坡挡土墙应设置在基础可靠处；沿河路堤设置挡土墙时，应结合河流的水文、河道工程以及地质情况来布置，注意设墙后仍保持水流顺畅，不致挤压河道而引起局部冲刷；挡墙地面有纵坡时，挡土墙的基础宜做成不大于5%的纵坡，当地基是岩石时，为减少开挖，可沿纵向做成台阶。
（5）土压力的计算
挡土墙设计的经济合理，关键是正确地计算土压力，确定土压力的大小、方向与分布。计算土压力一般采用库伦理论计算方法。作用于墙身的土压力有主动土压力、被动土压力和静止土压力，设计中一般只计算主动土压力。库伦理论是假设墙背填料仅有內摩擦角，无粘聚力，通过计算在极限平衡状态下最危险破裂面，来求得破裂面的位置和主动土压力值。《公路设计手册·路基》中，以库伦理论为基础，按墙后填土表面的形状和车辆荷载分布情况的不同，推导出了各种情况下的主动土压力计算公式，设计时可根据实际情况查表计算。
（6）挡土墙的稳定验算及强度验算
挡土墙的设计应保证其在自重和外荷载作用下不发生全墙的滑动和倾覆，并保证墙身截面有足够的强度、基底应力小于地基承载力和偏心距不超过容许值。因此在拟定墙身断面形式及尺寸之后，应进行墙的稳定及强度验算。一般要进行挡土墙滑动稳定验算、倾覆稳定验算、基底应力验算和偏心验算及墙身截面强度验算等。
（7）挡墙局部设计
完成了挡土墙截面设计及稳定、强度验算之后，必须对挡土墙局部进行必要的设计，以保证挡土墙的安全性。这些局部设计包括：为减少基底压应力，增加抗倾覆的稳定性，在墙趾处伸出一台阶，以拓宽基底的基础加固设计；地基为软弱土层时，换填质量较好的材料，以扩散基底压应力，满足设计要求；对于浆砌石挡土墙，应在墙前地面以上设置一排泄水孔来减少水影响；为避免地基不均匀沉降引起墙身开裂设置沉降缝与伸缩缝；挡土墙的基础埋置深度必须满足地基的性质、承载力的要求、冻胀的影响、地形和水文地质条件的影响；当墙顶宽大于土路肩宽度时，挡土墙侵入土路肩部分应预留出相当于路面结构厚度部分以铺筑路面；对于路肩墙，其墙顶面以下50cm采用C20砼浇筑，并预埋钢筋，在其上设置防撞栏或防撞墙来保障车辆安全行驶等。这些局部设计对于挡土墙的安全、耐久性等方面起着至关重要的作用。
3、结束语
公路挡土墙是公路建设中广泛使用的一种支挡防护构造物。挡土墙设计时，应进行详细地调查，确定挡土墙的类型和尺寸，选取合适的参数计算土压力，并进行验算，对挡墙局部进行优化设计，以保证挡土墙的安全性、耐久性。
参考文献
[1]交通部第二公路勘察设计院.公路设计手册·路基（第二版）.北京.人民交通出版社.1996.
[2]中交第二公路勘察设计研究院.公路路基设计规范JTG D30-2004. 北京.人民交通出版社.2004.
[3]中交第二公路勘察设计研究院有限公司.公路挡土墙设计与施工细则. 北京.人民交通出版社.2008.
关键词：挡土墙设计 土压力 库伦理论 稳定 截面强度
1、前言
公路挡土墙是用来支承路基填土或山坡土体，防止填土或土体变形失稳的一种构造物。在路基工程中，挡土墙可用以稳定路堤和路堑边坡，减少土石方工程量和占地面积，防止水流冲刷路基，并经常用于整治坍方、滑坡等路基病害。在山区公路中，挡土墙的应用更为广泛。
挡土墙的形式多种多样，按其结构形式，可分为：重力式、衡重式、悬臂式、扶壁式、加筋土式、锚杆式和锚定板式，此外还有竖向预应力锚杆式、土钉式及桩板式等类型。挡土墙的类型选择应根据支挡填土或土体求得稳定平衡的需要，研究荷载的大小和方向、基础埋置的深度、地形地质条件、与既有构筑物平顺衔接、容许的不均匀沉降、可能的地震作用、墙壁的外观、环保的特殊要求、施工的难易和工程造价、综合比较后确定。
2、挡土墙设计
（1）路基遇到以下情况时可考虑修建挡土墙：①陡坡路段；②岩石风化的路堑边坡路段；③为避免大量挖方及降低边坡高度的路堑地段；④可能产生塌方、滑坡的不良地质地段；⑤高填方地段；⑥水流冲刷严重或长期受水浸泡的沿河路基地段；⑦为节约用地、减少拆迁或少占农田的地段；⑧为保护重要建筑物、生态环境或其他特殊需要的地段。设计挡土墙时应该与其他替代方案进行经济、技术和环境社会效益比较后，尤其是对高度、长度较大的挡土墙工程，方案比选尤为重要。
（2）基础资料：挡土墙设计时，必须具备以下资料：总体设计资料（包括公路等级及设计标准、公路总体布置图、与路基连接、挡土、水流、防渗排水等各项要求）、墙址地形地质平面图、墙址地质纵断面图、地质横断面图，挡土墙设计主要物理力学指标、水文资料和其他资料。
（3）常用设计参数：
①墙背填土的物理力学性质
挡土墙背上的填土，应根据试验确定设计填土的土性参数，当缺乏可靠试验数据时，內摩擦角ψ和容重可根据《公路路基设计规范》中列出的参考值选用。
②墙背摩擦角：填土与墙背间的摩擦角δ应根据墙背的粗糙程度及排水条件确定。可根据墙体材料、排水等情况在0～ψ间取值，情况较差时取小值，反之取大值。
③ 基底摩擦系数：基底摩擦系数μ应依据基底粗糙程度、排水条件和土质确定。
④地基容许承载力：可根据地质调查、钻探试验及既有建筑物的调查对比分析确定，当缺乏上述资料时，可按照《公路设计手册？路基》及有关设计规范规定选取。
⑤建筑材料的容重、砌体和砼的容许应力和设计强度可根据有关设计规范规定选取。
（4） 挡土墙的选择
① 墙体材料选择
选择挡土墙材料时应遵循取材容易，施工简便，经久耐用，经济合理的原则。在石料丰富的地区，尽量采用重力式挡土墙，其他地区要进行经济技术比较，选择造价较低，施工较方便的挡土墙类型。
② 截面形式选择
截面形式选择应根据挡土墙结构类型及其特点分析，当墙高不高、地基较好、石料较丰富时，采用重力式挡土墙，可以发挥其形式简单，施工方便的优势；当墙高不高、石料较丰富、地基不宜采用重力式挡土墙的地下水位较高或较软弱的地基上时，采用半重力式挡土墙；当墙高大不于5m，石料缺乏、地基承载力较低的填方路段时，采用悬臂式挡土墙；当墙高大不于15m，石料缺乏、地基承载力较低的填方路段时，采用扶壁式挡土墙；当遇到墙高较大的岩质路堑地段时，采用锚杆挡土墙；当挡土墙高度较大，遇到滑坡、地震区的路堑等特殊地段治理时，采用桩板式挡土墙。
③ 挡墙布置
挡墙布置是挡土墙设计的一个重要内容，通常在路基横断面图和墙址纵断面上进行。路堑挡土墙大多设在边沟边，山坡挡土墙应设置在基础可靠处；沿河路堤设置挡土墙时，应结合河流的水文、河道工程以及地质情况来布置，注意设墙后仍保持水流顺畅，不致挤压河道而引起局部冲刷；挡墙地面有纵坡时，挡土墙的基础宜做成不大于5%的纵坡，当地基是岩石时，为减少开挖，可沿纵向做成台阶。
（5）土压力的计算
挡土墙设计的经济合理，关键是正确地计算土压力，确定土压力的大小、方向与分布。计算土压力一般采用库伦理论计算方法。作用于墙身的土压力有主动土压力、被动土压力和静止土压力，设计中一般只计算主动土压力。库伦理论是假设墙背填料仅有內摩擦角，无粘聚力，通过计算在极限平衡状态下最危险破裂面，来求得破裂面的位置和主动土压力值。《公路设计手册·路基》中，以库伦理论为基础，按墙后填土表面的形状和车辆荷载分布情况的不同，推导出了各种情况下的主动土压力计算公式，设计时可根据实际情况查表计算。
（6）挡土墙的稳定验算及强度验算
挡土墙的设计应保证其在自重和外荷载作用下不发生全墙的滑动和倾覆，并保证墙身截面有足够的强度、基底应力小于地基承载力和偏心距不超过容许值。因此在拟定墙身断面形式及尺寸之后，应进行墙的稳定及强度验算。一般要进行挡土墙滑动稳定验算、倾覆稳定验算、基底应力验算和偏心验算及墙身截面强度验算等。
（7）挡墙局部设计
完成了挡土墙截面设计及稳定、强度验算之后，必须对挡土墙局部进行必要的设计，以保证挡土墙的安全性。这些局部设计包括：为减少基底压应力，增加抗倾覆的稳定性，在墙趾处伸出一台阶，以拓宽基底的基础加固设计；地基为软弱土层时，换填质量较好的材料，以扩散基底压应力，满足设计要求；对于浆砌石挡土墙，应在墙前地面以上设置一排泄水孔来减少水影响；为避免地基不均匀沉降引起墙身开裂设置沉降缝与伸缩缝；挡土墙的基础埋置深度必须满足地基的性质、承载力的要求、冻胀的影响、地形和水文地质条件的影响；当墙顶宽大于土路肩宽度时，挡土墙侵入土路肩部分应预留出相当于路面结构厚度部分以铺筑路面；对于路肩墙，其墙顶面以下50cm采用C20砼浇筑，并预埋钢筋，在其上设置防撞栏或防撞墙来保障车辆安全行驶等。这些局部设计对于挡土墙的安全、耐久性等方面起着至关重要的作用。
3、结束语
公路挡土墙是公路建设中广泛使用的一种支挡防护构造物。挡土墙设计时，应进行详细地调查，确定挡土墙的类型和尺寸，选取合适的参数计算土压力，并进行验算，对挡墙局部进行优化设计，以保证挡土墙的安全性、耐久性。
参考文献
[1]交通部第二公路勘察设计院.公路设计手册·路基（第二版）.北京.人民交通出版社.1996.
[2]中交第二公路勘察设计研究院.公路路基设计规范JTG D30-2004. 北京.人民交通出版社.2004.
[3]中交第二公路勘察设计研究院有限公司.公路挡土墙设计与施工细则. 北京.人民交通出版社.2008.